华南理工大学-单片机课程设计说明书完整版-交通灯控制.doc
《华南理工大学-单片机课程设计说明书完整版-交通灯控制.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《华南理工大学-单片机课程设计说明书完整版-交通灯控制.doc(25页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、课程设计说明书 交通灯控制设计 院(系) 专 业 班 级 学生姓名 指导老师 2012年 3 月 5 日 华 南 理 工 大 学课 程 设 计 任 务 书兹发给 学生 课程设计任务书,内容如下:1 设计题目:交通灯控制设计 2 应完成的项目: (1)在LED数码管上显示倒计时秒的时间。 (2)通过LED模拟信号灯,信号灯分东西、南北两组,分别有“绿”、“黄”、 “红”三种颜色。在44行列式键盘设置四个功能键,“启动”、“停止”按钮分别控 制信号的启动和停止。“白天”、 “黑夜”按钮控制信号灯白天和黑夜工作状态的转换,白天按时序图工作,黑夜只有黄灯闪烁。 (3)完成系统硬件电路设计和系统软件设计
2、。 3 参考资料以及说明: (1)单片机原理及应用教程第二版 机械工业出版社 (2)单片机课程设计指导书 北京理工大学出版社 (3)单片机课程设计指导 北京航空航天大学出版社 4 本设计任务书于20 年 月 日发出,应于20 年 月 日前完成,然后进行答辩。专业教研室、研究所负责人 审核 年 月 日指导教师 签发 年 月 日课程设计评语:课程设计总评成绩:课程设计答辩负责人签字:年 月 日摘 要 本系统能够真实模拟双干线交通信号的管理。交通信号灯的控制电路中的核心是80C51单片机。系统设置两组红、黄、绿灯,并配置两个三位LED数码管分别显示东西、南北方向的时间,LED数码管使用动态显示方式显
3、示倒计时间。硬件上由MCS51系列单片机、44行列式键盘、两个3位LED管、74LS573芯片、排阻和若干电阻组成。LED显示器通过P0和P2口以共阴极接法连接,P0口作字形口,输出段码;P2口作字位口,输出位码。P1口接44行列式键盘。P3口外接6个发光二极管模拟交通指示灯,采用共阳极接法,相应口线输出高电平则“信号灯”灭,相应口线输出低电平则“信号灯”亮。单片机通过XTAL1和XTAL2引脚外接12MHz晶振。软件设计分为以下几个模块:(1) 键盘管理程序(包括键扫描、键处理程序)(2) LED数码管显示程序(3) 控制交通灯程序通过动态扫描法对键盘按键进行识别,当有功能键按下时执行相应的
4、子程序。按键抖动会引起按键命令的错误执行或重复执行,为确保对键的一次闭合仅处理一次,采用软件延时的办法避开抖动阶段,即检测到键闭合后延时5ms,只有再次检测到按键闭合才转入该键的处理程序。系统使用T0、T1的模式1实现10ms定时,T0用于白天模式,T1用于黑夜模式。在定时器中断程序里,先进行按键扫描,有键按下则转入相应子程序,无键按下时调用数码管显示子程序,并改变相应寄存器数值,定时1s时,令数码管显示时间减一,实现定时计数功能。关键词:交通信号灯控制,行列式键盘扫描,LED数码管动态显示,按键抖动 目 录摘 要0第一章 绪论11.1 交通灯控制概述11.2 主要研究工作1第二章 基础知识介
5、绍22.1 主控制器AT89C5222.2 LED数码管模块32.3 键盘模块42.4 74LS5735第三章 系统硬件电路设计63.1 主控制系统电路73.2 信号灯显示电路83.3 数码管时间显示电路93.4 矩阵式键盘电路10第四章 电路板的制作104.1 设备介绍104.1 制作过程10第五章 系统软件设计11结束语20参考文献21第一章 绪论1.1 交通灯控制概述 单片机的基本结构是将微型计算机的基本功能部件全部集成在一个半导体芯片上。单片机结构上的设计,在硬件、指令系统及I/O能力等方面都有独到之处,具有较强而有效的控制功能。另一方面,单片机毕竟是一个芯片,只有外加所需的输入、输出
6、设备,才可以构成实用的单片机应用系统1。单片机由于体积小、功耗低、价格低廉,且具有逻辑判断、定时计数、程序控制等多种功能,广泛应用于智能仪表、可编程序控制器、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域2。本课程设计交通灯控制系统采用单片机作为主控制器,外接必要的设备,模拟十字路口的车辆及行人的交通管理,有东西、南北方向的交通指示灯及用于倒计时的数码管,整个系统简单,价格低廉,并能真实模拟现实情况。1.2 主要研究工作1 完成系统硬件电路设计(1) 单片机采用MCS51系列(2) 键盘为44行列式键盘,按键设有启动、停止、白天、黑夜功能键。(3) 两个3位的LED数码管,
7、南北方向和东西方向个一个,用来显示时间。2. 完成系统软件设计(1) 键盘管理程序(包括键扫描、键处理程序)。(2) LED数码管显示程序。(3) 控制交通灯程序3. 实现系统要求的功能:(1) 在LED数码管上显示倒计时秒的时间。(2) 采用LED模拟信号灯,信号灯分东西、南北二组,分别有“红”“黄”“绿”三种颜色。其工作状态由单片机程序控制,“启动”、“停止”按钮分别控制信号灯的启动和停止。“白天/黑夜”开关控制信号灯白天/黑夜转换。按下“启动”按钮开始工作,按下“停止”按钮停止工作,“白天/黑夜”开关按下闭合时为黑夜工作状态,这时只有黄灯闪烁,断开时按时序控制图工作。第二章 基础知识介绍
8、2.1 主控制器AT89C52 主控制器采用MCS51系列单片机AT89C52,AT89C52是一个低电压,高性能CMOS 8位单片机,片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元3。MCS51单片机的内部基本结构框图如图2-1所示,由以下部分组成4:(1) 一个8 位的微处理器(CPU)。(2) 片内数据存储器RAM(128B),用以存放可以读写的数据,如运算的中间结果、最终结果以及状态标志位等。(
9、3) 片内程序存储器ROM(4KB),用以存放已编制好的程序及程序中用到的常数。(4) 四个8 位并行IO 接口P0P3,每个口既可以用作输入,也可以用作输出使用。(5) 两个定时器计数器,每个定时器计数器都可以设置成计数方式,用以对外部事件进行计数,也可以设置成定时方式,并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制。(6) 五个中断源的中断控制系统,提供两个中断优先级,能实现两级中断嵌套。(7) 一个全双工串行异步通信接口,用于实现单片机之间或单机与微机之间的串行通信。(8) 片内振荡器和时钟产生电路,但需要外接石英晶体和微调电容,最高允许振荡频率为12MHz。单片机内部各功能部件通过内部总线连
10、接,传送地址信息、数据信息和控制信息,各功能部件分时使用总线,即所谓的内部单总线结构。AT89C52与其他MCS51单片机的不同之处在于具有8KB可反复擦写(大于1000次)Flash ROM以及3个16位可编程定时/计数器中断。可反复擦写的Flash ROM使得单片机能反复写入程序,使用更加地方便。图2-12.2 LED数码管模块LED数码管是由若干个发光二级管组成显示字段的显示器件,有七段和“米”字段之分。LED数码管有共阴极和共阳极两种,发光二极管的阳极接在一起的称为共阳极数码管,阴极接在一起的称为共阴极数码管。一个数码管由8个发光二极管组成,其中,7个发光二极管ag构成字型“8”的各个
11、笔划,另一个dp发光二极管为小数点。当某段发光二极管上施加一定的正向电压时,该段比划就亮;不加电压就暗。另外,为了保护各段LED不被损坏,应该使其工作在安全电流下,故必须外加限流电阻。本系统使用三位共阴七段数码管,其引脚如下图所示: 在实际应用中,LED数码管有静态显示和动态显示两种显示方式。静态显示方式,即七段LED数码管在显示某一个字符时,相应的段恒定的导通或截止,直至换显其他字符为止。LED 的静态显示虽然有编程容易、管理简单等优点,但是静态显示所要占的I/O 口资源很多,所以在显示的LED 点较多的情况下,一般都采用动态显示方式,即在多位七段LED 显示中,将所有位的段选线并联在一起,
12、由8 个I/O 口来控制8 个段。而公共端(共阳极/共阴极)则分别由相应的I/O 口控制,以实现各个位的分时选通。由于所有的段选线并联到同一个I/O,由这个I/O 口来控制,因此,若是所有的4 位7 段LED 都选通的话,4 位7 段LED 将会显示相同的字符。要使各个位的7 段LED 显示不同的字符,就必须采用动态扫描方法来轮流点亮每一位7 段LED,即在每一瞬间只选通一位7 段LED 进行显示单独的字符。在此段点亮时间内,段选控制I/O 口输出要显示的相应字符的段选码,而位选控制I/O 口则输出位选信号,向要显示的位送出选通电平(共阴极则送出低电平,共阳极则送出高电平),使得该位显示相应字
13、符。这样将四位7 段LED 轮流去点亮,使得每位分时显示该位应显示的字符。由于人眼的视觉暂留时间为0.1 秒,当每位显示的间隔未超过33ms 时,并在显示时保持直到下一位显示,则由于人眼的视觉暂留效果眼睛看上去就像是4 位7 段LED 都在点亮。设计时,要注意每位显示的间隔时间,由于一位7 段LED 的熄灭时间不能超过100ms,也就是说点亮其它位所用的时间不能超过100ms,这样当有N位的7 段LED 用来显示时,每一位间隔的时间t 就必须符合下面的式子:t100ms/(N-1)比如,现在使用3位,也就是N3,则由式子可以算出t50ms,就是每一位的间隔时间不能超过33ms。实际应用中,时间
14、可以设得短一些,比如5ms5。2.3 键盘模块 在单片机应用系统中,用户要向计算机输入数据和命令,这些任务主要由键盘来完成。键盘由若干个按键按一定规则组合而成,根据按键的识别方法分类,可分为编码键盘和非编码键盘,在单片机系统中多用非编码键盘。键盘中的按键都是一个常开开关电路,是利用机械触点来实现按键的闭合和释放。由于机械触点的弹性作用,触点在闭合和断开瞬间的电接触情况不稳定,造成了电压信号的抖动现象。键的抖动时间一般为510ms。这种现象会引起单片机对于一次键操作进行多次处理,因此须设法消除键接通或断时的抖动现象。去抖动的方法有硬件和软件两种方法,本系统采用软件延时的方法来避开抖动阶段。采用软
15、件去抖动的方法是在单片机检测到有键按下时执行一个510ms的延时程序后再次检查该键电平是否仍保持闭合状态如保持闭合状态,则确认为有键按下,否则按无键按下处理。当检测到按键释放后,也同样要延时510ms,等待后沿抖动消失后才能转入该键的处理程序,只有这样才能保证当按键一次时,CPU仅做一次相应处理。 无论是编码键盘还是非编码键盘键盘都可分为独立连接式和矩阵式两类。独立式键盘是每一个键对应I/O口的一根口线,各键是相互独立的。独立式按键虽编程简单,但占用I/O口资源较多,不适合在按键较多的场合应用。矩阵式键盘按矩阵方式连接,每条行线与列线的交叉处通过一个按键来连通,则只需N条行线和M条列线,即可组
16、成NM个键的键盘。对于矩阵式的非编码键盘,常用的按键识别方法有两种:扫描法和线翻转法,通常采用扫描法。下面介绍一种“行扫描法”,行扫描法又称为逐行(或列)扫描查询法,是一种最常用的按键识别方法,过程如下:1.判断键盘中有无键按下,将全部行线置低电平,然后检测列线的状态。只要有一列的电平为低,则表示键盘中有键被按下,而且闭合的键位于低电平线与4根行线相交叉的4个按键之中。若所有列线均为高电平,则键盘中无键按下。 2.判断闭合键所在的位置,在确认有键按下后,即可进入确定具体闭合键的过程。其方法是:依次将行线置为低电平,即在置某根行线为低电平时,其它线为高电平。在确定某根行线位置为低电平后,再逐行检
17、测各列线的电平状态。若某列为低,则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键6。2.4 74LS573 74LS573的原理:74LS573 的八个锁存器都是透明的D 型锁存器,当使能(G)为高时,Q 输出将随数据(D)输入而变。当使能为低时,输出将锁存在已建立的数据电平上。输出控制不影响锁存器的内部工作,即老数据可以保持,甚至当输出被关闭时,新的数据也可以置入。这种电路可以驱动大电容或低阻抗负载,可以直接与系统总线接口并驱动总线,而不需要外接口。特别适用于缓冲寄存器,I/O 通道,双向总线驱动器和工作寄存器7。74LS573的引脚功能表如下:管脚号功能D0-D7数据输入LE锁存使能输
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 华南理工大学 单片机 课程设计 说明书 完整版 交通灯 控制
限制150内